HDB3編碼與解碼

1、 計算機仿真設計 HDB3編碼 系 、 部： 電氣與信息工程系 學生姓名： 陸詩林 指導教師： 張松華 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 電子0901班 完成時間： 2012-5-16 一、 設計內(nèi)容與設計目的設計內(nèi)容：利用Matlab進行HDB3碼的編譯，碼元數(shù)為1000，每個碼元的抽樣點數(shù)為8，二進制序列為0、1等概率出現(xiàn)，碼元持續(xù)時間為1s，接收濾波器為,高斯白噪聲的功率譜密度N0=0.01。技術(shù)要求：1掌握數(shù)字基帶信號的產(chǎn)生2繪制經(jīng)過接收濾波器后的波形及抽樣后的數(shù)字序列3利用Matlab進行HDB3碼的編譯元數(shù)為1000，每個碼元的抽樣點數(shù)為8，二進制序列為0、1等概率出現(xiàn)，碼元持續(xù)時

2、間為1s，接收濾波器為,高斯白噪聲的功率譜密度N0=0.01二、 設計原理及設計思路在實際的傳輸系統(tǒng)中，并不是所有的代碼電氣波形都可以信道中傳輸。含有直流分量和較豐富的單極性基帶波形就不適宜在低頻傳輸特性差的信道中傳輸，因為它有可能造成信號的嚴重的畸變。在傳輸碼（或稱線路嗎）的結(jié)構(gòu)將取決于實際信道特性和系統(tǒng)的工作條件。通常，傳輸碼的結(jié)構(gòu)應具有以下的特性：（1） 相應的基帶信號無直流分理，且低頻分量少:（2） 便于從信號中提取定時信息：（3） 信號中高頻分應盡量少以節(jié)省傳輸頻帶并減少碼間串擾。（4） 不受信號源統(tǒng)計特性影響，即能適應于信息源變化：（5） 具有內(nèi)在的檢錯能力，傳輸?shù)拇a型應具有一定的

3、規(guī)律性，以便利用這一規(guī)律性進行宏觀監(jiān)測：（6） 編譯碼設備要盡可能簡單，等等。滿足以上特性的傳輸碼型種類繁多，這里使用HDB3。要了解HDB3碼的編碼規(guī)則，首先要知道AMI碼的構(gòu)成規(guī)則，AMI碼就是把單極性脈沖序列中相鄰的“1”碼(即正脈沖)變?yōu)闃O性交替的正、負脈沖。將“0”碼保持不變，把“1”碼變?yōu)?1、-1交替的脈沖。如：AMI碼：-10000 +10000-1 +10000-1 +1HBD3碼（3nd Order High Density Bipolar）的全稱是三階高密度雙極性碼，它是AMI碼的一種改進型，改進目的是為了保持AMI碼的優(yōu)點而克服其缺點，使連“0”個數(shù)不超過3個。其編碼規(guī)

4、則：（1）檢查消息碼中連“0”的個數(shù)。當連“0”數(shù)目小于等于3時，HBD3碼與AMI碼一樣（“1”交替的變換為“+1”和“-1”，“0”保持不變）。（2）當連“0”數(shù)目超過3時，將每4個連“0”化作一小節(jié)，定義為“B00V稱為破壞節(jié)，其中V稱為破壞脈沖，而B稱為調(diào)節(jié)脈沖；（3）V與前一個相鄰的非“0”脈沖的極性相同（這破壞了極性交替的規(guī)則，所以V稱破壞脈沖），并且要求相鄰的V碼之間極性必須交替。V的取值為“+1”或“-1”；（4）B的取值可選0、+1或-1，以使V同時滿足（3）中的兩個要求；（5）V碼后面的傳號碼極性也要交替。例如：消息碼： 1 000 0 1 000 0 1 1 000 0

5、000 0 1 1AMI碼： -1 000 0 +1 000 0 -1+1 000 0 000 0 -1+1HDB3碼：-1 000-V +1 000+V -1+1-B00-V +B00+V -1+1其中的B脈沖和V脈沖與1脈沖波形相同，用V或B表示的目的是為了示意其中的該非“0”碼是由原信碼的“0”變換而來的。當相鄰兩個V碼之間有奇數(shù)個“1”碼時，能保證V碼滿足（3）的要求，B取“0”；當相鄰兩個V碼之間有偶數(shù)個“1”碼時，不能保證V碼極性交替，B取“+1”或“-1”，B碼的符號與前相鄰“1”相反，而其后面的V碼與B碼極性相同。三、 程序流程圖實驗編碼原理框圖如下所示：圖1編碼框圖譯碼規(guī)則：

6、在接收端，將接收到的HDB3碼序列恢復為原輸入二進制數(shù)字信息序列的過程稱為譯碼。對HDB3碼而言，譯碼就是找到編碼時插入的特殊序列并將它恢復為0000。根據(jù)編碼原則，HDB3的譯碼可分為三個步驟：（1）根據(jù)“V”的極性特點，找出特殊序列。由于編碼時，每個“V”的極性都與其前一個“1”碼的極性相同，所以，在接收序列中一旦出現(xiàn)連續(xù)兩個同極性碼時，兩個同極性碼的后一個即為“V”，此“V”與其前的三位碼就是一個特殊序列；（2）將所有的特殊序列都恢復為“0000”；（3）將正、負脈沖都恢復為“1”碼，零電平恢復為“0”碼。下圖是譯碼的框圖：圖2 譯碼框圖四、 程序源代碼xn=1 0 1 1 0 0 0

7、0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0;% 輸入單極性碼yn=xn;% 輸出yn初始化num=0;% 計數(shù)器初始化for k=1:length(xn) if xn(k)=1 num=num+1; % 1計數(shù)器 if num/2 = fix(num/2) % 奇數(shù)個1時輸出-1,進行極性交替 yn(k)=1; else yn(k)=-1; end endend % HDB3編碼num=0;% 連零計數(shù)器初始化yh=yn;% 輸出初始化sign=0; % 極性標志初始化為0V=zeros(1,length(yn);% V脈沖位置記錄變量 B=zeros(1,length(yn);%

8、 B脈沖位置記錄變量for k=1:length(yn) if yn(k)=0 num=num+1;% 連“0”個數(shù)計數(shù) if num=4 % 如果4連“0” num=0; % 計數(shù)器清零 yh(k)=1*yh(k-4); % 讓0000的最后一個0改變?yōu)榕c前一個非零符號相同極性的符號 V(k)=yh(k); % V脈沖位置記錄 if yh(k)=sign % 如果當前V符號與前一個V符號的極性相同 yh(k)=-1*yh(k); % 則讓當前V符號極性反轉(zhuǎn),以滿足V符號間相互極性反轉(zhuǎn)要求 yh(k-3)=yh(k);% 添加B符號,與V符號同極性 B(k-3)=yh(k); % B脈沖位置記

9、錄 V(k)=yh(k); % V脈沖位置記錄 yh(k+1:length(yn)=-1*yh(k+1:length(yn); % 讓后面的非零符號從V符號開始再交替變化 end sign=yh(k); % 記錄前一個V符號的極性 endelse num=0; % 當前輸入為“1”則連“0”計數(shù)器清零endend % 編碼完成re=xn,yn,yh,V,B; % 結(jié)果輸出: xn AMI HDB3 V&B符號 % HDB3解碼input=yh; % HDB3碼輸入decode=input; % 輸出初始化sign=0; % 極性標志初始化for k=1:length(yh) if input(

10、k) = 0 if sign=yh(k) % 如果當前碼與前一個非零碼的極性相同 decode(k-3:k)=0 0 0 0;% 則該碼判為V碼并將*00V清零 end sign=input(k); % 極性標志 endenddecode=abs(decode); % 整流error=sum(xn-decode); % 解碼的正確性檢驗,作圖subplot(3,1,1);stairs(0:length(xn)-1,xn);axis(0 length(xn) -2 2);subplot(3,1,2);stairs(0:length(xn)-1,yh);axis(0 length(xn) -2 2

11、);subplot(3,1,3);stairs(0:length(xn)-1,decode);axis(0 length(xn) -2 2);五、 運行效果圖圖3 運行結(jié)果六、 結(jié)果分析和結(jié)論HDB3（High Density Binary3）碼的全稱是3階高密度雙極性碼。它是AMI碼的一種改進型，主要是為了克服AMI碼中連“0”時所帶來的提取定時信息的困難。HDB3編碼規(guī)則是：先把消息代碼中的“1”交替變成“1”和“1” ，“0”仍然保持“0”不變的AMI碼 ，然后去檢查AMI碼的連“0”的情況 ,當沒有4個和4個以上連“0”串時 ,這樣的AMI碼就是HDB3碼 ；當出現(xiàn)4個和4個以上連“0”串時,則將每4個連“0”的小段的第4個“0”變換成與其前一個非零符號相同極型的符號，并用“V”和“V”表示若此“V”使后面的序列破壞了“極性交替反轉(zhuǎn)” 的原則，則將出現(xiàn)直流分量。故需要保證相鄰“V”的符號也是極性相反，所以，當不滿足V也極性相反時，將這個連“0” 碼無串的等一個“0” 變成“B”和“B” ?！癇”的符號與前一個非“0”碼的符號相反，并且讓后面的非“0” 碼元符號從“V” 碼開始再交替變化。七、 參考資料1郭文彬，桑林編著，通信原理-基于Matlab的計算機仿真，北京郵電大學出版社，2006